Электромагнитные фрикционные муфты
а) Принципдействия. Простейшая конструкция электромагнитной фрикционной муфты представлена на рис. 6.3. Постоянное напряжение подводится к щеткам, скользящим по контактным кольцам 1, соединенным с выводами обмотки 2. Обмотка имеет цилиндрическую форму и окружена магнитопроводом ведущей части 3 муфты. Направляющая втулка 7 имеет выступ 6, который входит в паз 8 полумуфты 5, которая может перемещаться вдоль оси, оставаясь соединенной с валом 10.
В обесточенном состоянии пружина 9 упирается в направляющую втулку 7, жестко закрепленную на валу 10, и отодвигает подвижную часть полумуфты 5 вправо. При этом поверхности трения (диски 4) не соприкасаются и ведомый вал 10 разобщен с ведущим валом П.
При подаче на обмотку управляющего напряжения возникает магнитный поток Ф. На полумуфты 3, 5, выполненные из магнитомягкого материала, начинает действовать электромагнитная сила, притягивающая их друг к другу. Таким образом полумуфты и обмотка представляют собой электромагнит. Между дисками 4, жестко связанными с деталями 3 и 5, возникает сила нажатия, обеспечивающая необходимую силу трения и их надежное сцепление.
На рис. 6.3,6 изображена поверхность трения. Элементарный момент трения
dMтр = kтрpyд2nR2dR,
где pyд — давление на поверхности трения, Па; kTP — коэффициент трения; R — текущий радиус поверхности трения, м.
![]() |
Рис.6.3.Электромагнитная фрикционная муфта:
а–разрез муфты; б–поверхность трения
Коэффициенты трения для дисков из различных материалов приведены
в табл. 6.1.
Коэффициенты трения Таблица 17.1.
Материал | Режим покоя | Режим движения |
Сталь — сталь | 0,15 | 0,15 |
Сталь — чугун | 0,3 | 0,18 |
Сталь — бронза | 0,15 | 0,15 |
Чугун — чугун | 0,15 | 0,15 |
Металлокерамический материал на медной основе — сталь | 0,3—0,4 | — |
Металлокерамический материал на желез- ной основе — сталь | 0,4—0,8 | — |
_
Наиболее совершенны диски из металлокерамики. Металлокерамика на медной основе состоит из 68% меди, 8% олова, 7% свинца, 6% графита, 4% кремния и 7 % железа. Составляющие в порошкообразном состоянии прессуются при высоком давлении (сотни мегапаскалей) и затем спекаются при температуре 700—800 °С. Аналогично изготовляется металлокерамика на железной основе. Металлокерамические материалы имеют высокое значение kтр и допускают высокую рабочую температуру (до 200 °С).
Давление руд определяется износом поверхностей трения дисков. Для металлокерамических материалов оно составляет 0,8—1, для сталей 0,4—0,6 МПа.
В процессе пуска момент, который должен быть передан муфтой, возрастает, так как кроме статического момента нагрузки Мннеобходимо передать динамический момент Мдин. При этом проскальзывание (пробуксовка) поверхностей трения должно быть небольшим, иначе они могут выйти из строя из-за нагрева до высокой температуры. В режиме пуска
Мтр = Мн + Мдин = Ma + J = Мн kз
где J — момент инерции подвижных частей, кг-м2; — угловая частота вращения, 1/с; k3— коэффициент запаса, учитывающий возрастание момента муфты при пуске.
При большом передаваемом моменте для уменьшения габаритных размеров муфты применяется многодисковая система (рис. 6.4). Диски 6 связаны с ведущей частью муфты 5 и могут свободно перемещаться вдоль направляющих 7. Диски 8, связанные с электромагнитом ведомой части, также могут перемещаться по направляющей 4. В данной конструкции магнитный поток, создаваемый обмоткой 1, не проходит через диски, а замыкается через магнитопровод 2 и якорь 3, что позволяет уменьшить зазор электромагнита. Момент, развиваемый такой муфтой,
Мтр = Мд(n-1),
где Мд— момент трения одной пары дисков; п — общее число дисков.
Рис. 6.4. Многодисковая фрикционная муфта
Зная поверхность трения S и допустимое давление на поверхности одного диска руд, можно найти основные параметры электромагнита. Поскольку рабочий зазор мал и магнитное поле в рабочем зазоре равномерно, определить электромагнитное усилие можно по формуле Максвелла.
Электромагниты муфты изготавливаются из сплошного материала и поэтому имеют большую постоянную времени. При отключении муфты на контактах коммутирующего аппарата возникает дуга, которая замедляет процесс отключения и вызывает сильную эрозию контактов. При быстром обрыве дуги возможны возникновение перенапряжения и пробой обмотки. Для облегчения процесса отключения обмотка шунтируется разрядным резистором. Для устранения залипания якоря в притянутом состоянии магнитная система должна иметь конечный зазор.